Sveiki, mieli KARTONKINO.ru skaitytojai! Pavasaris... Kai kur jau įsibėgėja, kai kur tik laukia jo atėjimo, po mėnesio ar dviejų, bet visur saulė šviečia skaisčiau ir ilgiau. O darydami turime puikią galimybę panaudoti saulės šviesą DIY saulės laikrodis. Žinoma, jie nepakeis tradicinių – mechaninių ir elektroninių – laikrodžių, tačiau šis naminis gaminys labai linksmas, o jaunesnės kartos atstovams – dar ir lavinantis, nes saulės laikrodžio, kurį gaminsime, modelis yra pats efektyviausias, o jo gamybai reikės tam tikrų žinių astronomijos ir trigonometrijos srityse.

Yra daug šio senovinio laiko matavimo prietaiso veislių. Tačiau tarp visų kada nors naudotų saulės laikrodžių, pagrindiniai arba klasikiniai išskiriami šie tipai:

— pusiaujo(tokiame saulės laikrodyje rėmo (ciferblato) plokštuma lygiagreti pusiaujui, o gnomonas (šešėlį metanti dalis), dažniausiai metalinis strypas, lygiagreti žemės ašiai);

Pusiaujo saulės laikrodis ant Temzės krantų (Londonas, Anglija)

— horizontaliai(rėmo plokštuma lygiagreti horizonto plokštumai, o gnomonas yra trikampio formos, kurio viena iš kraštinių yra pasvirusi į rėmo plokštumą kampu, lygiu vietos, kurioje veikia laikrodis, platumai yra įdiegta);

Horizontalus saulės laikrodis (Limasolis, Kipras)

— vertikaliai(kaip rodo pavadinimas, tokio laikrodžio ciferblatas dedamas vertikalioje plokštumoje, dažniausiai ant pastatų sienų).

Sieninis saulės laikrodis (Ely katedra, Anglija)

Gaminsime pusiaujo tipo saulės laikrodį, nes jį pagaminti lengviausia. Dėl to, kad ciferblatas sumontuotas lygiagrečiai pusiaujui, o saulė beveik tolygiai juda dangaus sferoje, gnomono šešėlis kas valandą pasislinks 15° kampu. Todėl ciferblate valandų skirstymai taikomi taip pat, kaip ir įprastame laikrodyje, tik žymas reikia ne 12, o 24. Aišku, kad viršutinė ciferblato dalis vargu ar bus naudinga, nebent gyventojams Arktis, kai ateis poliarinė diena ir saulė švies visą parą.

Nereikia patiems piešti ciferblato, galite naudoti paruoštus šablonus - apvalius arba kvadratinius (kuris jums labiau patinka):

Mūsų užduotis yra teisingai orientuoti saulės laikrodį erdvėje. Skaitiklio pasvirimo kampas horizontalios plokštumos atžvilgiu nustatomas taip:

α=90°-φ ,

kur φ yra geografinė platumos. Savo gyvenamosios vietos platumą galite sužinoti žemėlapyje arba Vikipedijoje.

O žinant reikiamus kampus, labai paprasta iš kartono ar popieriaus pasidaryti pasvirusį mūsų saulės laikrodžio stovą ir ant jo priklijuoti atspausdintą ciferblatą arba paruošti laikrodžio korpuso skenavimą su atspausdintu ciferblato atvaizdu grafikos redaktoriuje.

Mes žinome ciferblato šablono matmenis. Korpuso pusė yra stačiakampis trikampis. Taigi mes žinome hipotenuzės C ilgį ir trikampio kampus, o kojų A ir B ilgiai apskaičiuojami naudojant trigonometrines formules:

A=C×sinα

B = C × cosα

Belieka nubraižyti plėtrą pagal gautus matmenis, galima ir be šoninių sienelių.

Padariau dėklą su atidaromu galiniu dangteliu (toliau paaiškinsiu kodėl):

Kad ir ką darytumėte, vis tiek gausite dėžutę.

Na, dabar jums reikia įdiegti gnomoną ciferblato centre. Norėdami tai padaryti, galite naudoti bet kokį tinkamo dydžio strypą (pavyzdžiui, plastikinį šiaudelį iš sulčių maišelio). Taip pat galite pagaminti iš kartono ar popieriaus:

— išpjaukite stačiakampę 60 mm pločio juostelę (ilgį nustatome empiriškai, akimis, kad sulankstytas gautumėte tankų apie 5-6 mm skersmens vamzdelį su maža skylute);

— prie vieno krašto priklijuokite dvipusę juostą ir susukite vamzdelį;

— išpjaukite kitą stačiakampę 15–20 mm pločio juostelę ir susukite ją į vamzdelį, kurio skersmuo sutampa su pirmojo vamzdžio skylės skersmeniu;

- nupjaukite dalį pirmojo vamzdžio 10 mm atstumu nuo krašto (tai bus kažkas panašaus į veržlę)

ir sujungti dalis;

— gnomoną tvirtiname ant ciferblato, kitoje pusėje tvirtiname „veržle“ (čia praverčia atsidarantis dangtelis).

Saulės laikrodis paruoštas. Dabar, kad jie tinkamai veiktų, reikia juos pastatyti saulėtoje vietoje (ant palangės, balkone ir pan.), kad gnomonas „atrodytų“ į šiaurę (kryptį nustatome naudodami kompasą).

Žinoma, nereikėtų tikėtis tikslaus tokio saulės laikrodžio rodmenų sutapimo su įprastų laikrodžių rodmenimis. Pirma, saulės laikrodžiai, rodantys tikrąjį saulės laiką, neatsižvelgia į standartinį laiką tam tikroje srityje. Antra, neturėtume pamiršti, kad Žemės magnetiniai ir geografiniai poliai nesutampa, o tai, kad laikrodį nukreipėme išilgai magnetinio poliaus, taip pat įves tam tikrą klaidą.

Ir galiausiai, pagrindinis dalykas, į kurį taip pat turite atsižvelgti, yra tai, kad pusiaujo laikrodis veikia tik laikotarpiu tarp pavasario ir rudens lygiadienio. Likusį laiką viršutinis rėmo paviršius bus šešėlyje. Tačiau pavasario lygiadienio diena šiauriniame pusrutulyje jau greitai, tad laukti ilgai neteks. Laiko užtenka savo rankomis pasigaminti saulės laikrodį ir sureguliuoti jį darbui.

Sėkmingų eksperimentų jums!

Ar jums patiko straipsnis? Dar laukia daug įdomių dalykų – užsiprenumeruokite naujienas ir gaukite pranešimus tiesiai į savo el.

Beje, nauja saulės laikrodžio gamybos meistriškumo klasė jau paruošta. Šį kartą kalbame apie horizontalaus tipo kišeninio laikrodžio modelį.

Iki pasimatymo KARTONKINO!

Lugovojus Maksimas, Razilova Anna, Pantyušinas Vasilijus

Razilova Anna

Pantyušinas Vasilijus

Projekto vadovas: Pravdina Elena Anatolyevna

(matematikos mokytojas)

Darbo tikslas:

Mokinių pažintinio intereso ir kūrybinės veiklos ugdymas.

Vaikų supažindinimas su saulės laikrodžių raidos istorija.

Užduotys:

· Savarankiško darbo, darbo pagal algoritmą, vadovaujant mokytojui, darbo poromis įgūdžių ugdymas, adekvatus savęs vertinimas, gebėjimas planuoti savo veiklą.

· Harmoningo supančio pasaulio suvokimo, darbštumo, atsakingumo, aktyvumo ugdymas.

Projekto santrauka

"Saulės laikrodis"

1. Seniausi laiko matavimo būdai.
2. Saulės laikrodis- laiko nustatymo prietaisas.
3. Paprasčiausias saulės laikrodis.
4. Saulės laikrodžio sukūrimo data.
5. Klepsidra.

6. Miunsteris – “gnomonikų tėvas”.

7. Paprastas laiko matavimo metodas Prancūzijoje, Pietų Vokietijoje ir kai kuriose kitose vietose buvo gerai žinomas dar XIX a.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Saulės laikrodis

Seniausi laiko matavimo metodai buvo žinomi 2000 m. pr. Kr., o jų plėtra tęsėsi iki pirmųjų naujųjų laikų amžių. Šio laikotarpio chronometriniai instrumentai kartais vadinami paprasčiausiais, o jų era baigiasi pirmaisiais svarbiais mechaninių ratais varomų laikrodžių patobulinimais. Tai apima daugybę saulės, vandens, ugnies, smėlio laikrodžių ir kitų laikrodžių tipų, kurie, kaip svarbūs vystymosi elementai, vaidino reikšmingą vaidmenį chronometrijos istorijoje.

Saulės laikrodis - prietaisas nustatymuikeičiant šešėlio ilgį nuognomonas ir jo judėjimas karturinkti . Šių laikrodžių atsiradimas siejamas su momentu, kai žmogus suprato ryšį tarp tam tikrų objektų saulės šešėlio ilgio ir padėties bei padėties.Saulė danguje.

Saulės pirmuonysžiūrėti Rodyti , o ne lokalūs, tai yra jie neatsižvelgia į Žemės padalijimą į. Be to, į paprasčiausius saulės laikrodžius neatsižvelgiama. Saulės laikrodį galite naudoti tik dieną ir esant Saulei. Šiuo metu saulės laikrodžiai praktiškai nenaudojami pagal paskirtį ir užleido vietą įvairiems kitokiemsvalandų .

Seniausias laiko nustatymo instrumentas buvognomonas . Jo šešėlio ilgio pokytis rodė paros laiką. Tokie paprasti saulės laikrodžiai paminėtiBiblija . Remiantis graikų rašytojų pasakojimais, buvo pasiskolinti tikri saulės laikrodžiai, tai yra specialūs instrumentai, rodantys dienos šviesą.graikai adresu babiloniečiai .

Tiksli saulės laikrodžio, kuris originalia forma turėjo obelisko formą, atsiradimo data nežinoma. Kai kurie istoriniai šaltiniai mano, kad saulės laikrodis anksčiausiai paminėtas kinų Čiupi rankraštyje apie 1100 m. prieš Kristų. .). Savo rankraštyje jis gimtąja kalba pranešė, kad jų pagalba kinai nesunkiai nustatė saulės vasaros ir žiemos aukštį. Seniausią išlikusį rašytinį dokumentą apie saulės laikrodžius, datuojamą 732 m. pr. Kr., randame Biblijoje, dvidešimtame Karalių knygos skyriuje. Ahazo saulės laikrodis čia reiškia karaliaus Ahazo, gyvenusio apie 732 m. pr. Kr., obelisko saulės laikrodį. Senovės Egipto XIII ir XV amžių saulės laikrodžių atradimas. pr. Kr. nurodo, kad tikrasis saulės laikrodžio atsiradimo laikotarpis buvo daug ankstesnis, nei matyti iš iki šiol žinomų rašytinių paminklų.

Paprastai nurodoma data yra 3500 m. pr. Kr. Būtent tada babiloniečiai pirmieji sugalvojo saulės laikrodį: ant plokščios lentos (arba pusrutulio), pažymėtos linijomis, pradėjo tvirtinti nedidelį strypą – tai buvo saulės laikrodžio ciferblatas, o šešėlis nuo strypo tarnavo. kaip valandos rodyklė. Tiesiog? Žinoma. Santykinai tikslus tam laikui? Taip. Bet visi supranta vieną trūkumą - visa tai gerai tik dieną ir daugiau ar mažiau saulėtu oru...

Na, o naktį saulės laikrodį pakeisdavo klepsydra („vandens vagis“) – taip Graikijoje buvo vadinami vandens laikrodžiai, pasiskolinti iš Babilono ar Egipto. O Kinijoje jie buvo dar anksčiau. Iš pradžių tai buvo paprastas metalinis arba molinis indas, o paskui stiklinis indas, pripildytas vandens. Lėtai, lašas po lašo, vanduo ištekėjo, jo lygis krito, o padalos ant laivo rodė, koks laikas.

Beje, ar kada nors susimąstėte, kodėl įprasto laikrodžio rodyklės krypsta taip, kaip vadinama „pagal laikrodžio rodyklę“ (kalimas ;))? Bet todėl, kad saulės šešėlis nuo gnomono ant saulės laikrodžio taip pat eina ta pačia kryptimi. Todėl šiuolaikiniai laikrodžiai šį judesį perėmė iš savo protėvių. Bet jei pietiniame pusrutulyje būtų išrasti saulės laikrodžiai, viskas būtų buvę atvirkščiai. Puiku!

arabų astronomai (, , ) paliko plačius traktatusgnomonika , arba saulės laikrodžio kūrimo menas. Remiantis trigonometrijos taisyklėmis

Viduramžiais daugelis žmonių praktikavo gnomoniką. Gyveno XVI amžiaus pradžioje.Miunsteris buvo pripažintas „gnomonikų tėvu“.

Gnomonas, stačias obeliskas su ant žemės pažymėta skale, buvo pirmasis saulės laikrodis, matavęs laiką pagal savo šešėlio ilgį. Tai, kad šie obeliskai tuo pat metu tarnavo egiptiečiams pagerbti Saulės dievo kultą, liudija senovės rašytojų įrašai. Šie šventieji obeliskai, kaip taisyklė, stovėjo priešais įėjimus į šventyklas, o pirmieji Egipte skirti laikui matuoti buvo pastatyti, tikėtina, jau XIV a. pr. Kr. Toks 35,5 m aukščio obeliskas dar išlikęs Šv. Petrą Romoje, kurį 38 metais ten atvežė Kaligula iš Heliopolio.

Egipto gnomonai buvo labai netikslūs chronometriniai instrumentai. Teisingai laiką jie rodydavo tik du kartus per metus – pavasario ir rudens lygiadienio dienomis. Vėliau, graikų įtakoje, egiptiečiai pradėjo statyti saulės laikrodžius su specialiomis svarstyklėmis skirtingiems mėnesiams.

Tačiau atsižvelkime į tai, kad vyraujant agrarinei santvarkai ir amatų technologijoms (ar senovės pasaulyje, ar viduramžiais) nereikėjo skirstyti laiko į mažus segmentus ir tiksliai juos matuoti, kaip dabar. Žmonės laiką lėmė natūrali Saulės šviesa; ilgos vasaros dienos ir trumpos žiemos dienos buvo po lygiai padalintos į 12 valandų, todėl vasaros ir žiemos valandos skyrėsi.

Paprotys matuoti laiką pagal savo kūno šešėlio ilgį paplito tarp paprastų žmonių. Laiko išmanymas graikui buvo labai svarbus, nes, be darbo pareigų trukmės, laikas rodė artėjantį norimą momentą pasistiprinti maistu ir pailsėti.

Tačiau žmonės taip pat ieškojo primityvių būdų, kaip matuoti laiką naudojant Saulę; kartais vienintelis „įrankis“ tam buvo žmogaus ranka. Pirmieji pranešimai apie tokius „laikrodžius“ siekia XVI amžiaus pradžią. Kairė ranka buvo pasukta delnu aukštyn, o į viršų nukreiptas nykštys veikė kaip šešėlinė rodyklė. Atsižvelgiant į šio šešėlio ilgį, palyginti su likusiais rankos pirštais, buvo galima apytiksliai nustatyti laiką. Šis paprastas laiko matavimo metodas Prancūzijoje, Pietų Vokietijoje ir kai kuriose kitose vietose buvo gerai žinomas dar XIX a.

Neleiskite jums atrodyti, kad saulės laikrodžiai yra archajiškos žinios. Gal patogiau ant rankos naudoti nedidelį blizgantį ciferblatą, bet saulės laikrodis, pastatytas jūsų vasarnamyje (viloje, kotedže ir pan.:)) atrodys labai šauniai ir tikrai sukels nuostabą bei susižavėjimą tarp jūsų draugų ir kaimynų – juk , to jie tikriausiai neturi.

Šiame straipsnyje apžvelgsime saulės laikrodžio, pirmojo žmogaus sukurto, istoriją. Būtinybę matuoti laiką lėmė senovės žmogaus poreikis stebėti besikeičiančius metų laikus. Žmonėms buvo svarbus sėjos, derliaus nuėmimo laikas, migruojančių paukščių judėjimo sezoniškumas.

Saulės laikrodžių istorija prasidėjo tada, kai žmogui tapo akivaizdus ryšys tarp saulės šešėlio iš objektų vietos ir ilgio bei Saulės padėties danguje. Iki šių dienų išliko keletas senovinių grandiozinių struktūrų, leidžiančių stebėtinai tiksliai sekti Saulės, žvaigždžių ir Mėnulio padėtį danguje, dangaus objektų kilimą ir leidimąsi kiekvieną metų dieną.

Saulės laikrodžio istorija

Vienas iš tokių pastatų Europoje – Stounhendžas, pasitarnavęs kaip itin tikslus kalendorius nuspėti metų laikų kaitą, būtinas žemės ūkiui, ir Saulės bei Mėnulio užtemimų prognozavimo observatorija, matyt, reikalinga religinėms apeigoms įgyvendinti.

Jo statybos laikas, remiantis moksliniais tyrimais, siekia 1850 m.

Didžiuliai akmeniniai pastatai astronominiams stebėjimams buvo rasti įvairiose pasaulio vietose: Senovės Babilono, Egipto, Kinijos teritorijose.

Žymiausi iš jų – Kleopatros adata, dabar Londone, ir milžiniškas obeliskas netoli Kairo, pastatytas 3000 m.

Saulės laikrodžių istorija kilusi iš Asirijos ir Babilono. Babiloniečiai sulaukė didžiulės sėkmės astronomijos ir matematikos srityse.

Vienas iš astronominiams stebėjimams reikalingų instrumentų buvo pusrutulio formos saulės laikrodis, kurį jie pritaikė ir nakties laikui nustatyti. Dvylika senovės astronomų žinomų žvaigždynų, kuriuos dabar žinome kaip „zodiako ženklus“, danguje pasirodė per valandą vienas nuo kito.

Vielos rutulys nuslydo per ciferblatą dubenėlio pavidalu. Aplink rutulį buvo apskritimas, vaizduojantis ekliptiką.

Ant jo buvo pavaizduota dvylika žvaigždynų, todėl kampiniai atstumai atitiko tikrovę.

Naudojant tokį instrumentą, buvo galima nustatyti Saulės vietą ant vielinio rutulio, jei turėjome žinių apie dienos šviesos padėtį tam tikrame zodiako ženkle.

Šis astronominis prietaisas leido pastebėti skirtumą tarp saulės ir sideralinio laiko bei palyginti Saulės ir žvaigždynų kelionės išilgai ekliptikos laiką. Palyginimas atliktas naudojant vandens laikrodį (clepsydra).

Taigi Senovės Babilono saulės laikrodis (gnomonas) padėjo pagrindą savarankiškos mokslo šakos – gnomonikos, glaudžiai su astronomija ir matematika susijusiai, raidai.

Kairo ir Berlyno muziejuose yra keletas senovinių Saulės ir žvaigždžių stebėjimo instrumentų, rastų per kasinėjimus Egipte.

Ankstyviausias saulės laikrodis paminėtas egiptiečių rankraščiuose datuojamas 1521 m. pr. Kr., nors tai nereiškia, kad jie ten nebuvo naudojami iki to laiko.

To laikotarpio Egipto saulės laikrodžiai laiką lėmė gnomono šešėlio ilgis.

Apie saulės laikrodžius Senovės Judėjoje žinome iš Pranašo Izaijo knygos. Kai karalius Ezekijas prašo Dievo ženklo, Dievas jam atsako per savo pranašą: „Štai aš sugrįšiu dešimt žingsnių saulės šešėlį, prabėgusį Ahazo laiptais. Ir saulė grįžo dešimt žingsnių palei laiptus, kuriais tai nusileido“. (Izaijo 38:8)

Taigi, kokie buvo „Ahazo žingsniai“?

Šventojo Rašto tyrinėtojai mano, kad tai ne kas kita, kaip saulės laikrodis, kurio dizainą Ahazas pasiskolino iš asirų ir babiloniečių.

Anot tų pačių tyrinėtojų, jas sudarė ant kalvos stovinti kolona, ​​nuo kurios leidosi laiptai, kurie buvo skyriai, o laiką lėmė ant jų krintantis šešėlis. Karalius Ahazas valdė 873–852 m.

Kinijoje gnomonas metų laikams nustatyti buvo naudojamas nuo VIII amžiaus prieš Kristų.

Guidžou apygardoje archeologai aptiko nefrito saulės laikrodį, datuotą 3 amžiuje prieš Kristų. Dėl laiko skaičiavimo ypatumų saulės laikrodžių istorija Kinijoje yra gana originali.

Tai buvo diskas, pagamintas iš akmens, kurio centre buvo sumontuotas gnomonas.

Abiejose disko pusėse buvo svarstyklės, prie kurių skyrelių buvo užrašyti 12 kiniškų dvigubų laikrodžių pavadinimai.

Laikas nuo pavasario iki rudens lygiadienio buvo matuojamas viršutinėje disko dalyje, o nuo rudens iki pavasario lygiadienio išilgai apatinės dalies.

Tačiau saulės laikrodžių istorija Graikijoje nėra tokia aiški: yra nuomonė, kad jau X a. Saulės laikrodžiai buvo atvežti į Graikiją iš Asirijos ar Babilono karalystės. Neabejotina, kad saulės laikrodis buvo pasiskolintas iš babiloniečių, o tai, turint omenyje to meto prekybinius santykius, nestebina.

III amžiuje prieš Kristų. Graikijoje buvo naudojami pusrutulio formos saulės laikrodžiai, kuriuose pusrutulio polinkis kartojo ekliptikos polinkį tos vietos, kur ji buvo padaryta, platumoje.

Senovės Graikija padarė didelę pažangą astronomijos ir matematikos srityse. Kūgio formos saulės laikrodis buvo išrastas remiantis Apolonijaus kūgio pjūvių teorija.

Šio laikrodžio esmė ta, kad įgaubto kūgio segmento ašis yra lygiagreti Žemės ašiai.

Kūgis nukreiptas ta pačia kryptimi kaip ir horizontalus gnomonas.

Pagrindinėje į pietus nukreiptoje saulės laikrodžio pusėje buvo ciferblatas, statmenas kūgio ašiai ir lygiagretus pusiaujui. Per lankus, padalintus į 12 lygių dalių, buvo nubrėžtos valandų linijos.

Krintantis šešėlis kirto šiuos lankus, o pagal susikirtimo taškus buvo galima sužinoti, kiek valandų. Dabar Luvre saugomi keli kūginiai saulės laikrodžiai.

Plokšti saulės laikrodžiai atsirado patobulinus kūginius. Toks laikrodis su vertikaliu ciferblatu buvo sumontuotas ant bokšto, kad iš tolo būtų galima matyti, koks laikas. Taip atsirado pirmieji saulės. Atėnuose, ant Vėjų bokšto, stovi bene seniausias iki šių dienų išlikęs vertikalus saulės laikrodis. Apskritai šis bokštas yra unikalus tuo, kad tai pirmoji meteorologijos stotis. Ant stogo buvo vėtrungė, ant paties stogo buvo vandens laikrodis, o fasade – pirmasis saulės bokšto laikrodis.

Romoje pirmasis saulės laikrodis pasirodė 292 m.pr.Kr. Po Pirmojo pūnų karo ir jam pasibaigus, romėnai užkariavo Graikijos salas, o laikrodžiai iš ten buvo paimti kaip trofėjus. Tačiau dėl to jie rodė vietos, kur buvo pagaminti, laiką. Labai greitai saulės laikrodžiai tapo neatsiejama romėnų gyvenimo dalimi. Jie buvo įrengti aikštėse, prie bažnyčių ir kitose viešose vietose.

Piazza Montecitorio Romoje iki šiol galite pamatyti vieną seniausių obelskų su saulės laikrodžiu. Įrengtas imperatoriaus Augusto laikais Campus Martius, jis buvo pašalintas iš aikštės imperijos nuosmukio metu, tačiau buvo rastas 1463 m., o vėl sumontuotas 1792 m.

Romėnai pradėjo montuoti ir naudoti saulės laikrodžius įvairioms buities reikmėms. Taigi, jie buvo naudojami įėjimui į pirtis reguliuoti.

Laikrodžiai atsirado privačiose vilose ir nešiojami saulės laikrodžiai, kuriuos buvo galima pasiimti su savimi į kelią. Jie atsižvelgė į laiko skirtumą dideliuose miestuose – Romoje, Aleksandrijoje ir kt. Taip pat buvo visoms platumoms skirtų saulės laikrodžių, kurių du egzemplioriai išlikę iki šių dienų.

Romėnai mažai prisidėjo prie gnomonikos raidos; jie naudojo tai, ką darė graikų meistrai.

Viduramžių pradžioje Europoje buvo naudojami tik saulės ir vandens laikrodžiai.

Maždaug XIII a. ten pradedamas naudoti smėlio laikrodis,

kurie, būdami alternatyva vandeniniams, plačiai paplito iki XIV amžiaus pradžios.

Bizantijoje viduramžiais buvo populiarūs vertikalūs saulės laikrodžiai. Jie buvo dedami ant vienuolynų, bokštų, viešųjų pastatų ir šventyklų fasadų. Pirmą kartą numeriai rodomi ant ciferblatų. Dėl stovyklinių laikrodžių populiarumo atsiranda laikrodininko profesija. Tobulinama Hiparcho astrolabija. Tuo pat metu arabų meistrai iš bizantiečių mokėsi gaminti saulės ir vandens ciferblatus. Gnomonikos raida Indijoje ir musulmoniškuose Viduriniuose Rytuose viduramžiais paskatino trigonometrijos, geometrijos ir matematikos studijas. Induistai savo skaičiavimuose aktyviai naudoja Pitagoro teoremą ir kitas žinias, pasiskolintas iš helenų.

Trigonometrijos raidą tarp arabų lėmė Ptolemėjo ir indų „siddhantų“ kūrinių vertimų atsiradimas.

Turkams užkariavus Konstantinopolį, visose mečetėse buvo įrengti saulės laikrodžiai, į kuriuos dažnai buvo paverčiamos stačiatikių bažnyčios. Jie nustatė maldų laiką, o ciferblate buvo nubrėžta linija, rodanti kryptį į Meką.

Observatorijos buvo pastatytos Bagdade ir Damaske.

Iš bizantiečių perėmę astrolabių ir goniometrinių prietaisų, vandens ir saulės laikrodžių kūrimo meną, musulmonų mokslininkai pasiekė puikių pasisekimų juos tobulindami.

Europoje vienas pirmųjų žmonių, susidomėjusių gnomonika, buvo popiežius Silverstas II. Perskaitęs Boethius knygas apie geometriją ir astronomiją, kur buvo aprašyti pagrindiniai to meto laikrodžių tipai, jis parašė traktatą apie geometriją, kuriame išdėstė pagrindines saulės laikrodžio konstravimo taisykles. Jo dėka Europa sužinojo apie astrolabijos struktūrą ir naudojimą. Tai buvo 10-asis mūsų eros amžius.

XII – XIII amžiuje arabiškos astronominės lentelės ir traktatai buvo verčiami į lotynų kalbą. Gnomonics tęsė savo plėtrą Europoje.

Graikiškų tekstų vertimas XIV amžiuje prisidėjo prie naujo susidomėjimo mokslu ir gnomonika, kaip ypatinga jo kryptimi. XIV amžiaus pabaigoje. Europa perėjo prie naujos laiko sistemos, pagrįstos vienodomis dienos ir nakties valandomis. Ir tai buvo labai svarbus žingsnis visai laikrodžių istorijai. Šiam laiko skaičiavimui reikėjo modernizuoti saulės laikrodį.

XVI amžiuje saulės laikrodžiai buvo montuojami ant visuomeninių pastatų ir katedrų fasadų, bokštų ir sienų. Jie jau pritaikyti matuoti vienodas valandas. Nešiojami saulės laikrodžiai, įskaitant tuos, kurie derinami su kompasu, populiarėja. XVI-XVIII amžiuje jie dar buvo gana populiarūs, tačiau atpigus ir tobulėjant mechaniniams laikrodžiams jų naudojimas po truputį pradėjo mažėti. Kaip matome, saulės laikrodžių istorija apima įvairius gnomonikos raidos laikotarpius: nuo Antikos pasaulio, per antikos epochą ir viduramžius iki XIV amžiaus, kai palaipsniui pradėjo populiarėti mechaniniai laikrodžiai. pakeisti saulės laikrodžius.

Tačiau mūsų laikais tapo madinga parkus, bulvarus, viešuosius sodus puošti saulės laikrodžiais.

Sevastopolio saulės laikrodis.

Taigi, pavyzdžiui, 2008 m., minint 225-ąsias miesto metines, Sevastopolio Primorsky bulvare, prie paminklo nuskendusiems laivams, buvo įrengtas saulės laikrodis, kuris neabejotinai tapo miesto puošmena. Jie pritraukia daugybės turistų ir miestiečių dėmesį. Ciferblatas išklotas įvairiaspalvėmis plytelėmis, o mažo gnomono šešėlis gana tiksliai rodo laiką.

Saulės laikrodis yra lėktuvas, prie kurio pritvirtintas gnomonas. Pagal plokštumos vietą laikrodžiai skirstomi į pusiaujo, horizontalius ir vertikalius. Galima pagaminti ir sudėtingesnių saulės laikrodžių tipų, tačiau šioje knygoje jų nenagrinėsime, nes mūsų tikslas – paaiškinti pagrindines astronomines sąvokas ir matematinius dėsnius, būtinus šiam įrenginiui sukurti.

Saulės laikrodžio veikimo principas pagrįstas tariamu Saulės judėjimu, kurį stebime iš Žemės. Kadangi Žemė sukasi apie savo ašį iš vakarų į rytus, mums atrodo, kad Saulė kasdien teka rytuose ir leidžiasi vakaruose. Kadangi matome, kad Saulė juda Žemės sukimosi ašies atžvilgiu, saulės laikrodžio gnomonas turėtų būti nukreiptas išilgai šios ašies, nepriklausomai nuo to, kur jį montuosime. Taigi svarbu žinoti vietos, kurioje bus sumontuotas mūsų laikrodis, koordinates, ypač platumą (norėdami nustatyti laiką naudodami saulės laikrodį, turėsite žinoti tik ilgumą, tačiau apie tai šiek tiek pakalbėsime vėliau).

Kad gnomonas būtų nukreiptas išilgai Žemės sukimosi ašies, jis turi nukreipti į šiaurinę žvaigždę arba į pasaulio šiaurinį ašigalį (jei esame šiauriniame pusrutulyje), arba į pietų ašigalį. Pasaulis (jei esame pietiniame pusrutulyje). Bet kokiu atveju kampas tarp gnomono ir horizonto plokštumos turi būti lygus vietos, kurioje sumontuotas laikrodis, platumai.

Kaip parodyta paveikslėlyje, kampinis dangaus ašigalio aukštis virš horizonto plokštumos yra lygus stebėjimo taško platumai, tai yra kampui tarp žemės pusiaujo ir stebėjimo taško, nubrėžtam vietos dienovidiniame. Platuma nustatoma pagal kampą tarp žemės pusiaujo plokštumos ir svambalo linijos arba, panašiai, poliaus kampinį aukštį arba žemės sukimosi ašį, palyginti su horizonto plokštuma. Šie kampai yra lygūs, nes jų kraštinės yra atitinkamai statmenos.

Pusiaujo saulės laikrodis

Priklausomai nuo ciferblato vietos, tokių laikrodžių būna įvairių. Pradėkime nuo paprasčiausio korpuso – saulės laikrodžio, kurio ciferblatas lygiagretus pusiaujui. Rudens ir pavasario lygiadienių dienomis Saulė juda išilgai dangaus pusiaujo, o kitomis dienomis juda lygiagrečiai jam ir galiausiai pasiekia šiaurinį atogrąžą (su nuokrypiu +23,5°) arba pietinį atogrąžą (su nuokrypiu). -23,5°). Norint pagaminti paprasčiausią saulės laikrodį, pakanka pastatyti plokštumą lygiagrečiai dangaus pusiaujo plokštumai ir pritvirtinti prie jos gnomoną, nukreiptą išilgai Žemės sukimosi ašies, kaip parodyta kitame paveikslėlyje. Taigi, gnomono pasvirimo kampas horizontalės atžvilgiu bus lygus vietos, kurioje sumontuotas laikrodis, platumai. Gnomonas turi būti nukreiptas į dangaus ašigalį, tai yra išilgai šiaurės-pietų linijos. Norėdami tai padaryti, galite naudoti kompasą ir atsižvelgti į nedidelį nuokrypį, atsirandantį dėl to, kad Šiaurės geografinis ašigalis ir Šiaurės magnetinis ašigalis nesutampa. Tačiau šią klaidą galima nepaisyti.

Pusiaujo plokštuma bus statmena Žemės sukimosi ašiai, taigi ir statmena tiesei šiaurės – pietų linijai, kuri yra horizonto plokštumoje. Linija ant ciferblato, jungianti gnomono susikirtimo tašką su laikrodžio plokštuma ir laikrodžio plokštumos susikirtimo tašką su šiaurės-pietų linija, ant kurios yra laikrodis, rodys vidurdienį. Akivaizdu, kad Saulė praeis per šiaurės-pietų liniją tiksliai vidurdienį. Likusios valandos pažymėtos vienodais 13° kampais, nes Saulė per 24 valandas visiškai apsisuka 360° (360/24 = 15°).

Šį saulės laikrodį neabejotinai lengviausia pagaminti, tačiau jis turi kuriozišką savybę: pavasarį ir vasarą laiką rodo viršutinėje lėktuvo dalyje, rudenį ir žiemą – apatinėje lėktuvo dalyje. Todėl ciferblatą reikia pažymėti iš abiejų pusių, kaip parodyta paveikslėlyje. Tai pats paprasčiausias, bet ne populiariausias laikrodis: dažniausiai saulės laikrodžio ciferblatas yra horizontaliai arba vertikaliai. Horizontalūs ir vertikalūs laikrodžiai gali būti pagaminti remiantis pusiaujo laikrodžiais, sukonstruojant paprastą projekciją ir taikant pagrindines trigonometrines funkcijas.

Horizontalus saulės laikrodis

Šio laikrodžio plokštuma yra griežtai horizontaliai. Gnomonas sudaro kampą su šiaurės-pietų linija, lygiu taško, kuriame sumontuotas laikrodis, platumai, ir yra nukreiptas į dangaus ašigalį. Tiesiogiai į šiaurę – pietus rodys 12 val. Likusių ciferblato linijų vieta nustatoma pagal šią išraišką

Kur ? - kampas tarp 12 valandos linijos ir norimos valandos linijos,

N= 15°, 30°, 43°... atitinkamai pagal toliau pateiktą iliustraciją.

Vertikalus saulės laikrodis Projektuodami pusiaujo saulės laikrodžio valandų linijas į vertikalią plokštumą, nukreiptą išilgai vakarų-rytų linijos, gauname naujojo laikrodžio ciferblato linijas. Tik reikia atsižvelgti į tai, kad tg? = SA/AO, tg H = SA/AB, sin (90° - f) = AB/AO, vadinasi, tg? = tg N cos f. Esant H = 15°? bus kampas, kuriuo yra valandų eilutė, rodanti 11 ir 13 valandą. Esant H = 30° kampui? nurodys valandos eilutės vietą 10 ir 14 valandos ir taip iki 6 ir 18 valandos.

Tačiau daugumos namų sienos nėra nukreiptos išilgai vakarų-rytų linijos, o su šia linija sudaro tam tikrą kampą, kurį galima tiksliai išmatuoti. Šiuo atveju ciferblato žymėjimas tampa pastebimai sudėtingesnis. Tam reikalingi trigonometriniai skaičiavimai pateikti priede.

Ko tam reikia

Du stori A4 kartono lapai (paprastas rašomojo popieriaus lapas);

I. Laikrodžio ciferblato gaminimas

1. Padėkite lapą horizontaliai. Maždaug lapo centre įdėkite tašką „1“ ir per jį nubrėžkite dvi viena kitai statmenas linijas: horizontalią ir vertikalią.

2. Visas konstrukcijas lengva nupiešti nespaudžiant pieštuko. Daugelis eilučių atlieka pagalbinį vaidmenį ir vėliau bus ištrintos!

3. Taške „1“ nubrėžkite tris apskritimus, kurių centras yra 5, 6,5 ir 7,5 cm spinduliais.

4. Naudodami transporterį pažymėkite valandų linijas aplink visą apskritimą aplink tašką „1“ kas 15°. Paimkite horizontalią liniją kaip pradžios tašką. Tada nubrėžkite šias linijas nuo centro iki pirmojo apskritimo ir tęskite jas nuo antrojo apskritimo
į trečią.

5. Iš tų taškų, kur vertikali linija kerta didžiausią apskritimą (taškai „2“ ir „3“), nubrėžkite dar dvi horizontalias linijas, tiksliai statmenas šiai vertikalei. Išmatuokite nuo taškų „2“ ir „3“ iki dešiniųjų 9 cm ilgio segmentų šiose naujose tiesiose linijose ir sujunkite jų dešiniuosius galus su kitu vertikaliu segmentu. Dabar kairysis puslankis ir susidaręs stačiakampis nubrėžia tikslius būsimojo ciferblato kontūrus.

6. Tęskite gautą vertikalią atkarpą aukštyn ir žemyn dar 1,5 cm ir gautus taškus („4“ ir „5“) sujunkite atitinkamai su taškais „2“ ir „3“. Gauti du trikampiai bus sulenkti aukštyn.

7. Išplėskite dvi horizontalias linijas už taškų „2“ ir „3“ 1,5 cm ir sujunkite abu naujus taškus. Gauta juostelė taip pat bus sulenkta aukštyn.

8. Norėdami vėliau trikampius ir juostelę pritvirtinti prie siauros trikampių kojelės, reikia nupiešti 1,5 cm ilgio ir tokio pat pločio atvartą. Atvartai turi šiek tiek susiaurėti, kai tolsta nuo trikampio šono. Tiksliai išilgai šono jie bus sulenkti į vidų ir priklijuoti prie juostelės išorėje.

9. Atsargiai ištrinkite abu vidinius apskritimus, taip pat dešiniąją didžiojo apskritimo pusę, esančios didelio stačiakampio viduje. Išplėskite dešiniojo puslankio valandų linijas, kol jos susikirs su tiesės ribomis
kvadratas

10. Pažymėkite būsimo pjūvio liniją, drąsiai nubrėžkite ją nuo dešiniojo stačiakampio krašto 4,5 cm iki centro.

11. Prie kiekvienos ciferblato valandų eilutės pasirašykite laikrodį (tam tikslui tarp dviejų vidinių apskritimų specialiai paliekamas tarpas). Pirmiausia įdėkite skaičių 12 (arba HP) dešinėje priešais centrinę horizontalią liniją (tiesiog ten, kur bus gnomono montavimo pjūvis). Tada pažymėkite eilutes pagal laikrodžio rodyklę, kad padidintumėte valandas, ir prieš laikrodžio rodyklę, kad jas sumažintumėte. Ciferblatas paruoštas!

12. Iškirpkite gautą ciferblatą kartu su atvartais. Ašmenimis išpjaukite kartono pločio plyšį. Sulenkite trikampius ir juosteles ir suklijuokite juos.

II. Saulės laikrodžio gnomono (rodyklės) kūrimas

1. Padėkite antrą lapą taip pat horizontaliai ir akimis pažymėkite tašką maždaug lapo apatinės pusės viduryje (taškas „5“). Per ją nubrėžkite vertikalią liniją, griežtai statmeną horizontaliai pusei.

2. Išmatuokite šią liniją tiksliai 9 cm (tai bus taškas „6“). Iš jo, imdami vertikalią liniją kaip atskaitos tašką, išmatuokite kampą, lygų jūsų miesto pusiaujo pasvirimo kampui (90° atėmus vietos platumą; Maskvai platuma yra 56°, todėl kampas yra 34° °).

3. Iš taško „5“ į dešinę išmatuokite 9 cm išilgai apatinės lapo pusės. Taip pat
o taško „6“ dešinėje tiksliai horizontaliai išmatuokite 1,5 cm atkarpą. Sujunkite šiuos du taškus. Rezultatas yra trapecija su plačiu pagrindu ir siaura viršūne.

4. Pažymėkite platų lanką dešinėje trapecijos pusėje, pradedant nuo šios pusės viršutinio taško ir baigiant 3,5 cm atstumu nuo apatinio galo.

5. Belieka prie viršutinės trapecijos pusės pritvirtinti nedidelį 1,5 cm ilgio atvartą, kuris toldamas nuo šono šiek tiek susiaurėja. Su šiuo atvartu gnomonas bus pritvirtintas prie ciferblato (taip pat ir jo išorinėje pusėje).

6. Dabar pažymėkite 4,5 cm ilgio išpjovą nuo taško "5" iki taško "6" išilgai vertikalios linijos.

7. Šį pjūvį padarykite tokio paties pločio ašmenimis kaip kartono storis. Iškirpkite visą trapeciją, palikdami atlapą. Gnomonas pasiruošęs!

8. Įkiškite gnomoną su išpjova į ciferblato išpjovą „ilguoju“ trikampiu į viršų. Laikrodis paruoštas!

Kaip juos panaudoti?

Būtina nustatyti laikrodį taip, kad gnomonas savo galiuku nukreiptų tiksliai į Šiaurinę žvaigždę. Ciferblatas nukreiptas į viršų, bet pasviręs į horizontą taip pat, kaip ir pusiaujo. Štai kodėl jūsų pagamintas laikrodis vadinamas pusiaujo.

Norint užtikrinti teisingą jų montavimą, pakanka kompasu nustatyti kryptį į šiaurę ir nustatyti laikrodį taip, kad 12 - 24 valandos linija būtų orientuota į šiaurę, o ciferblato 12 valandos padalinys būtų nukreiptas į šiaurę. . Tada gnomono galas bus nukreiptas į Šiaurinę žvaigždę. Dabar šis laikrodis rodo, kaip yra dangaus pusiaujo plokštuma, kaip eina pasaulio ašis.

Patikrinkite, kaip veikia jūsų laikrodis. Jie visada rodo vietinį tikrąjį saulės laiką. Pastebėsite, kad jų rodmenys skiriasi nuo mechaninių laikrodžių, kurie visada rodo vidutinį standartinį laiką.

Remiantis svetainėje esančio forumo medžiaga http://www.starlab.ru

Forumo narys, vardu pomidoras, rašo:

Likusią atostogų dalį leisdama vasarnamyje nusprendžiau sukurti kažką sielai ir estetikai su astronominiu posūkiu. Eco suvyniota)) Taip atsitiko...

Marmuro plokštė 60x40 cm, aliuminio gnomonas, virvelės, durų numeriai. Kas valandą skubėjau prie šio stebuklo, kad pastebėčiau šešėlį.

Laikrodis kabo ant dviejų galingų vyrių, todėl jį galima montuoti rytų-vakarų plokštumoje, yra tvirtinimo strypas. Gnomonas turi vietinės platumos kampą. Centrinė styga (tarp 12 ir 1) žymi tikrą vidurdienį (13h34 min.) Jos bėga gana tiksliai, 3 min.

Atsakydamas į šį pranešimą, šis forumo dalyvis pagal vardą rašo:VR :

Šis saulės laikrodis buvo pagamintas ir sumontuotas vasarnamyje 2001 m. Nuo tada jis buvo gerai naudojamas be remonto. Po žiemos reikia kartą per metus „užsukti“ laikrodį (stulpelio padėtis šiek tiek keičiasi dėl šalčio). Rodyklė pagaminta iš aliuminio vielos ir nukreipta į dangaus ašigalį. Ciferblatas statomas statmenai rodyklei (dangaus pusiaujo plokštumoje). Padalinimo kaina – 10 min. Tačiau iš 2 metrų atstumo laiką galite sužinoti 2 minučių tikslumu. Laikrodis su vertikaliu ciferblatu, kaip ir ankstesnis modelis (žr. aukščiau), laiką rodo tik 12 valandų per dieną, bet ištisus metus. Šis dizainas leidžia sužinoti laiką nuo saulėtekio iki saulėlydžio, tačiau tik tada, kai saulė yra pietiniame dangaus pusrutulyje, t.y. nuo kovo iki rugsėjo. Laikrodis gali būti matomas beveik iš bet kurios svetainės vietos, taip pat iš namų. Labai patogus dalykas.

Laikrodžio dizainą atgaminau iš vaikystės prisiminimų. 1965 m., kai man buvo 8 metai, su tėvais atostogavome Anapos apylinkėse. Gyvenome palapinėje prie pat paplūdimio. Mano tėvas pagamino saulės laikrodį iš faneros lakšto, kurį tiesiog įsmeigė į smėlį. Daugelis poilsiautojų, eidami pro šalį, rankinius laikrodžius priderino prie saulės. Ypač smalsūs žmonės žiūrėjo po faneros lakštu, tikėdamiesi ten rasti mechanizmą. Viena moteris, mokykloje prisistačiusi fizikos mokytoja, tiesiog pareikalavo...